طراحي لرزه اي مهاربند واگرا
تعريف مهاربند واگرا از ديدگاه مبحث 10
بر طبق مبحث دهم مقررات ملي ساختمان قاب هاي مهاربندي شده واگرا قاب هايي هستند كه در آن ها، مهاربندها در هر دهانه، با فاصلة كمي از يكديگر روي محور طولي تير و يا با فاصله كمي از گره اتصال تير به ستون، به تير متصل مي شوند. در اين قاب ها رفتار جانبي لرزه اي سازه تركيبي از عملكرد خمشي – برشي تيرها و ستون هاي دهانه مهاربندي شده و عملكرد كششي – فشاري مهاربندها مي باشد.
و
مكانيزم اتلاف انرژي در قاب مهاربندي واگرا
اجزاي مهاربند واگرا
- ناحيه تير پيوند:
به ناحيه اي اطلاق مي شود كه بين نقاط تلاقي محورهاي دو عضو قطري مهاربند روي تير و يابين نقطه تلاقي محور يك عضو قطري مهاربند روي تير و برستون يا ماهيچه قرار دارد.
بــراي طــول تيــر پيونــد اساســاً محدوديت خاصي موجـود نيسـت ولي از آنجا كه رفتار سازه اي اين تيـر وابسـته بـه طـول آن اسـت، توصيه مي شـود ايـن طـول بـزرگ در نظر گرفته نشـود و بـه حـدود يك پنجم طول تير محدود گردد.
- ناحيه خارج از تير پيونـد :
به قسمت يا قسمت هايي از تير كـه جـزء تيـر پيونـد نيسـت، اطلاق مي شود.
قابهاي مهاربندي شده واگراي ويژه (با شكل پذيري زياد)
- الزامات عمومي
در قاب هاي مهاربندي شده واگرا انتظار آن است كه تير پيوند قادر به تحمل تغيير شكل هاي فرا ارتجـاعي قابل ملاحظه اي تحت اثر بار جانبي زلزله باشد، در حالي كه اعضاي قطري مهاربنـدها ، سـتون هـا و ناحيـه خارج از تير پيوند عمدتاً در محدوده ارتجاعي باقي بمانند.
تيرهاي دهانه مهاربندي شده در اين قاب ها، در مواردي كه تير پيوند در ناحية مياني تير و دور از ستون ها واقع است مي توانند داراي اتصالات ساده يا گيردار به ستون ها باشند، ولـي در مـواردي كـه تيـر پيونـد درمجاورت ستون واقع است بايد داراي اتصال صلب به آن ستون باشند. مورد اخير بدين جهت است كـه هدف ضوابط محدود نمودن دوران تكيه براي جلوگيري از شكل گيري مود خرابي خمشي ناشـي از دور ان قابل توجه تكيه گاه است تابنوعي امكان ايجاد مود خرابي برشي فراهم آيد.
اتصال اعضاي قطري به تيرها در اين قاب ها مي تواند به صورت ساده يـا صـلب باشـد. در حالـت اخيـر مهاربندها خود تحت اثر لنگر خمشي علاوه بر نيروي محوري قرار مي گيرند و بايد اين اثر در طراحي آن ها و اتصالاتشان منظور شود.
در ساختمان هاي بلند تر از 5 طبقه كه با سيستم مهاربندي واگراي ويژه ساخته مي شوند، مي توان د ر طبقه فوقاني از مهاربندهاي همگراي معمولي يا ويژه استفاده نمود و سيستم را همچنان واگرا در نظر گرفت و ضریب رفتار R آن را در محاسبات وارد نمود.
تير پيوند
تیر پيوند بايد داراي مقطع فشرده لرزهاي براساس محدوديت هاي جدول (14-1) باشد.
در تير پيوند بايد از اعمال هرگونه تغيير ناگهاني در بال و جان مقطع خـودداري گـردد. همچنـين انجـام هرگونه وصله كاري در اجزاي تير پيوند در طول آن مجاز نمي باشد.
جان تير پيوند بايد از يك ورق تك بدون هرگونه ورق مضاعف در نظرگرفته شود و هـيچ گونـه بازشـويي نبايد در آن ايجاد شود. عمليات جوشكاري در اين تير تنها براي اتصـال ورق هـاي سـخت كننـده مجـاز است.
رفتار تير پيوند
مقاومت برشي تير پيوند
طراحي تير پيوند براي برش براساس تامين نامساوي زيرصورت می گیرد:
محدوده طول تير پيوند
براي مورد 2 محدوديت طول تير پيوند عبارت است از :
دوران تير پيوند
همچنین
اتصال تير تير پيوند
الف- اتصال تير پيوند كناري به ستون، بايد به صورت صلب باشد. اين اتصـال بايـد طـوري طراحي شود كه قادر به تحمل حداكثر دوران تير پيوند را داشـته باشـد . بـراي ايـن من ظـور، طراحي اين اتصال بايد مطابق ضوابط اتصال تير به ستون در قاب هاي خمشـي ويـژه صورت گيرد. نيروي برشي لازم در چشمه اتصال بايد با استفاده از لنگر خمشي انتهـايي تيـر پيونـد تعيين گردد. تيرهاي پيوند بايد با تعدادي سخت كننده در دو انتهاي محل اتصال هر مهاربند به تيـر و نيـز تعدادي سخت كننده هاي مياني در طول تير پيوند تقويت شوند.
سخت كننده هاي تير پيوند
و
قاب هاي مهاربندي شده واگراي ويژه (با شكل پذيري زياد)
ضوابط سخت كننده هاي تير پيوند
الف- سخت کننده های انتهایی
سخت کننده های انتهایی، در دو انتهای محل اتصال هر مهاربند به تیر پیش بینی می شود. این سخت کننده ها باید به صورت یک جفت در دو طرف جان و در تمام ارتفاع آن تعبیه گردد.
ب- سخت کننده های میانی
سخت کننده های میانی درحد فاصل دو سخت کننده انتهایی پیش بینی می شود. این سخت کننده ها در تیرهای با ارتفاع 600 میلی متر و بیشتر باید به صورت یک جفت در دو سمت جان تعبیه گردد. در تیرهای با ارتفاع کمتر از 600 میلی متر می توان این سخت کننده ها را به صورت تکی در یک سمت جان تعبیه کرد. سایر مشخصات این سخت کننده ها مشابه سخت کننده های انتهایی است.
فواصل سخت كننده هاي تير پيوند
براي تيرهاي پيوند با زاويه دوران بين 0.02 تا 0.08 راديـان فواصـل سـخت كننـده هاي مياني از درون يابي خطي بين دو مقدار فوق تعيين می شود.
اتصال سخت كننده هاي تير پيوند
اتصال سخت كننده ها به جان و بال هاي تير پيوند بايد توسط جوش گوشه برقرار گردد.
مهار جانبي تير پيوند
دو انتهاي تيرپيوند در بال هاي فوقاني و تحتاني، بايد مهارهاي جانبي پيش بيني شود. اين مهارها بايد، براي نيروي زير طراحي شوند :
مهاربند جانبي دو انتهاي تير پيوند
و
قاب هاي مهاربندي شده واگراي ويژه (با شكل پذيري زياد)
تير خارج از پيوند
تیر ناحيه خارج از تير پيوند بايد براي تركيب بار محوري و لنگر خمشي ناشي از تركيبات بارگذاري مختلف، طراحي شود، با اين تفاوت كه به جاي اثر زلزله در اين تركيبات بايد شرايطي را منظور كرد كه در آن تير پيوند به حداكثر ظرفيت باربري برشي خود زير اثر بار جانبي زلزله رسيده باشد.
براي اين منظور مي توان اين تير را براي تلاش هاي ناشي از بار قائم به اضافه تلاش هاي ناشي از برشي برابر با 1.25 برابر ظرفيت برشي تير پيوند، كه در محل نقطه عطف اين تيرقرار داده مي شود، طراحي نمود. دياگرام جسم آزاد اين نيروها در شكل زير نشان داده شده است.
طراحي تير خارج از پيوند – نمونه نيروهاي داخلي
طراحي عضو قطري
- ضريب طول مؤثر اعضاي قطري، K، در مهاربندهاي واگرا برابر با يك در نظرگرفته مي شود.
- قطري ها بايد داراي مقاطع فشرده لرزه اي باشند.
- مهاربندهاي ساخته شده از دو يا چند نيم رخ، بايد ضوابط مقاطع ساخته شده كه تحت اثر نيروي فشاري قرارمي گيرند را برآورده نمايند.
- از وصله كاري در طول عضو مهاربندي بايد حتي الامكان خودداري شود. در صورت لزوم، وصله بايد بتواند تمام مقاومت عضو را به صورت اتصال پوششي يا به صورت مستقيم و با جوش نفوذي كامل تأمين نمايد. وصله اجزاي مهاربندي نبايد در يك مقطع پيش بيني شوند. همچنين وصلة عضو مهاربند نبايد در دو انتهاي آن صورت گيرد.
طراحي عضو قطري
توصيه مي شود پيكربندي مهاربندها طوري در نظر گرفته شود كه زواية بين عضو مهاربند و تير، ، مطابق شكل زير بين 30 تا 60 درجه باشد.
مهاربندها بايد براي تركيب بار محوري و لنگر خمشي، در صورت وجود، براساس شرايطي كه براي تير خارج از تير پيوند عنوان شد، طراحي شوند. براي اين منظور مي توان مدل محاسباتي پيشنهاد شده در شكل را به كار گرفت.
قاب هاي مهاربندي شده واگراي معمولي
الف) برون محوری e باید کوچکتر از یک پنجم طول دهانه مهاربند باشد.
ب) تیر مهاربند شامل تیر پیوند و تیر خارج از ناحیه ،پیوند باید به صورت پیوسته با مقطع فشرده با جان پر و اتصال پیوسته سراسری جان تیر به بال ها باشد.
پ) تیر مهاربند باید قادر به تحمل بارهای قائم وارد بر آن بدون توجه به وجود مهاربندها باشد.
ت) در جان تیر در محل اتصال مهاربند به تیر باید سخت کنندههای زیر به عنوان حداقل در نظر گرفته شود.
- یک جفت سخت کننده در ابتدا و انتهای اتصال عضو قطری مهاربند
- یک جفت سخت کننده در داخل تیر ،پیوند مطابق شکلهای ۱۰ – ۳ – ۱۱ .
دیدگاه خود را در مورد مطلب این صفحه بنویسید